蒸氣密度的測定-Victor Meyer Method 組員: 孫子堯(49912033) 王順良(49912043)
目的 易揮發性固體或液體蒸氣密度的測定，進而計算分子量 理想氣體方程式(Ideal gas equation) 凡德瓦方程式(Van Der Waals equation) 伯舍樂方程式(Berthelot equation)
Victor Meyer裝置 對於易揮發且加熱時不易 分解的固體或液體，測定其 蒸氣密度，在由蒸氣密度計 算其分子量(理想氣體方程式)
理想氣體方程式(Ideal gas equation) m克的固體或液體完全氣化後產生的蒸氣， 溫度為 T(K) ， 壓力為 p(mm-Hg) ，體積 V(ml) 於標準狀態( 0°c , 1 atm ) PV=nRT PₒVₒ=nRTₒ Vo= To : 273.15K (1) Po : 1atm=760mm Hg
※假如蒸氣室在水面上收集，(1)式需修正為 Vo= (2) = 該溫度的飽和水蒸氣壓
設標準狀 態時的蒸氣的密度為 ρo ρo = ( 將(2)式帶入 ) ρo= = (3)
標準狀態時，1 mole 理想氣體的體積22.414(L) M = 22.414 ρo x 1000 (4)
ρₒ= (3) M = 22.414 ρₒ x 1000 (4) M= x 1000 (5) ※ 將 (3) 式代入 (4) 式 ρₒ= (3) M = 22.414 ρₒ x 1000 (4) ※ 將 (3) 式代入 (4) 式 M= x 1000 (5) ※ 因為22.414，Pₒ，Tₒ 均為常數 ，可簡化
M = (6) (P- ) V = RT = nRT R= 氣體常數(gas constant)
理想氣體與真實氣體的比較 分子自身體積 分子間引力 高壓，低壓狀況 真實氣體 不等於0 可液化 不等於1 理想氣體 等於0 不可液化 等於1
Victor Meyer法 取某一定量固體或液體，經加熱完全氣化後， 測定其所排除的空氣體積，即為其所生產蒸 氣的體積，由實驗時的蒸氣壓力與溫度便可 推算出蒸氣的分子量
凡德瓦方程式(Van der Waals equation)
凡德瓦方程式(Van der Waals equation) (P + ) (V-nb) = nRT (8) 展開 PV = nRT + nPb - + (9) P : 觀測所得實際壓力 (atm) a,b :凡德瓦常數 T : 觀測溫度 (K) V : 觀測蒸氣體積 (l) a= R : 氣體常數=0.08206 n: 試樣莫耳數 b=
求出 (8)，(9) 式的試樣莫耳數n 利用 n = 即可求出蒸氣的分子量 m: 試樣的重量(g) M: 分子量
伯舍樂方程式 PV = nRT﹝1 + ( 1-6 ) ﹞ : 臨界壓力 (atm) : 臨界溫度(K)
Critical point (臨界點) 臨界點：當物質的溫度、壓力超過此界線即臨界溫度及臨界壓力。
凡德瓦 VS 伯舍樂 凡得瓦方程式(Van der Waals): 修正了分子間的作用力，改善理想氣體方程 式的缺陷 伯舍樂方程式(Berthelot): 把溫度與壓力的問題一併修正，使得更接近 了真實氣體的表現
實驗步驟
1-外管 2-內管 3-橡皮管及夾 4-玻棒 5-溫度計 8-水準瓶 9-加熱器 10-量氣管 Victor Meyer裝置 1-外管 2-內管 3-橡皮管及夾 4-玻棒 5-溫度計 8-水準瓶 9-加熱器 10-量氣管
毛細管
1.試液的充填法: (1)取一支毛細管,精秤其重量(至0.1mg) m1 (2)填入欲測溶液,約填1/3滿 (3)擦乾外表,加熱融封兩端(注意:火焰不要太靠近溶 液位置) (4)秤重為m2 ※ m2-m1為m(溶液的重量)
2.蒸氣密度及其分子量的測定 (1)於A管注入沸點較試液高30度之 液體(水) ，將毛細管黏在銅管上 置於B管 (2)加熱A管，使沸騰 (3)維持整個系統密閉，移動水準瓶Ｋ 如果量氣管Ｈ液面無顯著變化則 系統已封閉
密閉C.E，同時關G開F 一段時間後閉F開G，觀察量氣管Ｈ液位有無異 動 無異動表示Ｂ管內空氣溫度達到穩定值→才可 進行下一步驟 有異動則重複則重複上兩步驟
開G閉F，調節K水準瓶的液位與H量氣管液位等高 紀錄H液位為V1ml 將銅管下壓，使毛細管破裂(注意:不要有空氣進 入B管)
數據處理
理想氣體方程式 R：氣體常數=0.08206 P：實驗時的蒸氣壓(mmHg) Pw：飽和水蒸氣壓(表一) V：排除的空氣體積 T：觀測溫度(K) m：液體的重量(g)
凡得瓦方程式 P：觀測所得實際壓力(atm) T：觀測溫度(K) V：觀測蒸氣體積(l) a.b：凡得瓦常數(查表2) R：氣體常數=0.08206 n：試樣莫耳數 M=m/n m=液體重量
伯舍樂方程式 P：觀測所得實際壓力(atm) V：觀測蒸氣體積(l) T：觀測溫度(K) R：氣體常數=0.08206 n：試樣莫耳數 Pc：臨界壓力(atm) Tc：臨界溫度(K) (表2) M=m/n m=試樣的重量
參考資料 維基百科 http://www.che.kuas.edu.tw/blog/36/20 http://chemistry.tutorvista.com/physical-chemistry/steps-for-molecular-mass-determination.html#top